LTP-2157AKD LED डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले डेटाशीट - 2.0 इंच ऊंचाई - 5x7 एरे - हाइपर रेड (650nm) - 40mW/डॉट - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज

1. उत्पाद अवलोकन

LTP-2157AKD एक ठोस-अवस्था, अल्फ़ान्यूमेरिक वर्ण प्रदर्शन मॉड्यूल है जो स्पष्ट, चमकदार और विश्वसनीय दृश्य आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य व्यक्तिगत रूप से एड्रेस करने योग्य प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) की एक ग्रिड का उपयोग करके वर्णों और प्रतीकों को प्रदर्शित करना है। प्राथमिक अनुप्रयोग क्षेत्रों में औद्योगिक नियंत्रण पैनल, उपकरण, बिक्री बिंदु टर्मिनल, चिकित्सा उपकरण प्रदर्शन और विभिन्न उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं, जहाँ एक सरल, मोनोक्रोम वर्ण रीडआउट पर्याप्त है।

मूलभूत संचालन सिद्धांत 5x7 डॉट मैट्रिक्स विन्यास पर आधारित है। इसका अर्थ है कि प्रत्येक वर्ण LED पिक्सेल की 5 कॉलम और 7 पंक्तियों की एक ग्रिड के भीतर एक विशिष्ट पैटर्न को प्रकाशित करके बनता है। प्रत्येक वांछित पिक्सेल के अनुरूप एनोड (पंक्ति) और कैथोड (कॉलम) लाइनों पर चयनात्मक रूप से अग्र वोल्टेज लागू करके, विशिष्ट डॉट्स को चालू किया जाता है ताकि अक्षरों और संख्याओं जैसी पहचानने योग्य आकृतियाँ बनाई जा सकें। यह उपकरण एक मल्टीप्लेक्स्ड ड्राइविंग योजना का उपयोग करता है, जहाँ पंक्तियों को उच्च आवृत्ति पर क्रमिक रूप से सक्रिय किया जाता है, जिससे एक स्थिर, पूरी तरह से प्रकाशित वर्ण की धारणा बनती है, जबकि आवश्यक ड्राइवर पिनों की संख्या और बिजली की खपत को कम किया जाता है।

2. तकनीकी मापदंड: गहन वस्तुनिष्ठ व्याख्या

2.1 प्रकाशमितीय और प्रकाशीय विशेषताएँ

प्रकाशिक प्रदर्शन को मानक परीक्षण स्थितियों के तहत 25°C के परिवेश तापमान (Ta) पर परिभाषित किया गया है। मुख्य पैरामीटर, औसत दीप्त तीव्रता (Iv), का एक विशिष्ट मान 3500 माइक्रोकैंडेला (µcd) है जब इसे 1/16 ड्यूटी साइकल पर 32mA की पीक करंट (Ip) से संचालित किया जाता है। यह एक उच्च-चमक आउटपुट को इंगित करता है जो अच्छी तरह से रोशन वातावरण के लिए उपयुक्त है। निर्दिष्ट न्यूनतम मान 1650 µcd है, जो उत्पाद के लिए निचली प्रदर्शन सीमा को परिभाषित करता है।

रंग विशेषताएँ AlInGaP (एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) अर्धचालक सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती हैं। पीक एमिशन वेवलेंथ (λp) आमतौर पर 650 नैनोमीटर (nm) होती है, जो इसे दृश्यमान स्पेक्ट्रम के हाइपर-रेड क्षेत्र में रखती है। डॉमिनेंट वेवलेंथ (λd) 639 nm पर निर्दिष्ट है। पीक और डॉमिनेंट वेवलेंथ के बीच का अंतर, साथ ही 20 nm की स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ), स्पेक्ट्रल शुद्धता और उत्सर्जित लाल रंग के विशिष्ट शेड का वर्णन करती है। 2:1 (अधिकतम) का एक ल्यूमिनस इंटेंसिटी मैचिंग रेशियो निर्दिष्ट है, जिसका अर्थ है कि समान ड्राइव स्थितियों के तहत किसी अक्षर में सबसे मंद सेगमेंट की चमक सबसे चमकीले सेगमेंट की चमक से आधी से कम नहीं होनी चाहिए, जिससे एक समान उपस्थिति सुनिश्चित होती है।

2.2 विद्युत और तापीय विशेषताएँ

एब्सोल्यूट मैक्सिमम रेटिंग्स परिचालन सीमाओं को परिभाषित करती हैं, जिनके परे स्थायी क्षति हो सकती है। प्रति डॉट औसत पावर डिसिपेशन 40 मिलीवॉट (mW) पर रेटेड है। पल्स्ड ऑपरेशन के लिए प्रति डॉट पीक फॉरवर्ड करंट 90mA तक पहुँच सकता है, जबकि प्रति डॉट औसत फॉरवर्ड करंट का आधार रेटिंग 25°C पर 15mA है, जो तापमान बढ़ने पर 0.2 mA/°C से रैखिक रूप से डीरेट होता है। यह डीरेटिंग थर्मल मैनेजमेंट और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण है। प्रति डॉट अधिकतम रिवर्स वोल्टेज 5V है।

सामान्य संचालन स्थितियों (फॉरवर्ड करंट IF=20mA) के तहत, प्रति सेगमेंट फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) 2.1V (न्यूनतम) से 2.6V (अधिकतम) तक होता है। यह पैरामीटर ड्राइवर में करंट-लिमिटिंग सर्किटरी डिजाइन करने के लिए आवश्यक है। रिवर्स करंट (IR) बहुत कम होता है, आमतौर पर 5V के अधिकतम रिवर्स वोल्टेज पर 2.3 से 2.8 माइक्रोएम्पियर (µA), जो डायोड की अच्छी विशेषताओं को दर्शाता है।

डिवाइस की संचालन तापमान सीमा -35°C से +85°C तक रेटेड है, जिसकी भंडारण तापमान सीमा भी समान है। यह विस्तृत सीमा इसे कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त बनाती है। अधिकतम सोल्डरिंग तापमान 260°C निर्दिष्ट किया गया है, अधिकतम 3 सेकंड की अवधि के लिए, जिसे सीटिंग प्लेन से 1.6mm (1/16 इंच) नीचे मापा जाता है, जो PCB असेंबली प्रक्रियाओं के लिए स्पष्ट दिशानिर्देश प्रदान करता है।

3. Mechanical and Packaging Information

डिस्प्ले की घोषित मैट्रिक्स ऊंचाई 2.0 इंच (50.8 मिमी) है। पैकेज के आयाम एक विस्तृत ड्राइंग में प्रदान किए गए हैं जिसमें सभी माप मिलीमीटर में हैं। निर्माण सहनशीलता आम तौर पर ±0.25 मिमी (0.01 इंच) होती है, जब तक कि ड्राइंग पर अन्यथा नोट न किया गया हो। भौतिक पैकेज में सफेद डॉट रंग के साथ एक ग्रे फेस होता है, जो एलईडी बंद होने पर कंट्रास्ट बढ़ाता है और चालू होने पर प्रकाश को फैलाता है।

पिन कनेक्शन आरेख सही इंटरफेसिंग के लिए महत्वपूर्ण है। डिवाइस में 14-पिन कॉन्फ़िगरेशन है। आंतरिक सर्किट कॉलम के लिए एक मानक कॉमन-कैथोड व्यवस्था है, जिसमें 7 पंक्तियों के एनोड अलग-अलग पिनों तक लाए गए हैं। आंतरिक कनेक्शनों पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है: पिन 4 और पिन 11 आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं (दोनों कॉलम 3 के लिए कैथोड हैं), और पिन 5 और पिन 12 आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं (दोनों पंक्ति 4 के लिए एनोड हैं)। ये कनेक्शन आंतरिक बॉन्डिंग को सरल बनाने के लिए किए गए हैं और बाहरी ड्राइविंग लॉजिक को प्रभावित नहीं करते हैं।

4. Performance Curve Analysis

The datasheet references typical electrical and optical characteristic curves. While the specific graphs are not detailed in the provided text, standard curves for such devices would typically include:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve): यह ग्राफ घातीय संबंध दर्शाता है, जो किसी दिए गए ड्राइव करंट के लिए आवश्यक आपूर्ति वोल्टेज निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• Luminous Intensity vs. Forward Current: यह वक्र दर्शाता है कि करंट बढ़ने के साथ प्रकाश उत्पादन कैसे बढ़ता है, जो आमतौर पर संचालन सीमा के भीतर लगभग रैखिक संबंध में होता है, इससे पहले कि बहुत अधिक करंट पर दक्षता गिर जाती है।
• Luminous Intensity vs. Ambient Temperature: यह थर्मल क्वेंचिंग प्रभाव को प्रदर्शित करता है, जहां एलईडी का आउटपुट जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटता है। उच्च परिवेशी तापमान या खराब हीट सिंकिंग वाले अनुप्रयोगों के लिए इसे समझना महत्वपूर्ण है।
• Spectral Distribution: सापेक्ष तीव्रता बनाम तरंगदैर्ध्य का एक प्लॉट, जो परिभाषित 20nm अर्ध-चौड़ाई के साथ 650nm शिखर के आसपास प्रकाश उत्पादन की सांद्रता दर्शाता है।

ये वक्र डिजाइनरों को प्रदर्शन को अनुकूलित करने और चमक, दक्षता, ड्राइव करंट और थर्मल प्रबंधन के बीच व्यापार-बंद को समझने की अनुमति देते हैं।

5. Soldering and Assembly Guidelines

असेंबली को क्षति से बचने के लिए निर्दिष्ट सोल्डरिंग प्रोफाइल का पालन करना चाहिए। अधिकतम अनुमेय सोल्डरिंग तापमान 260°C है, और घटक को इस तापमान के संपर्क में 3 सेकंड से अधिक नहीं रहना चाहिए। यह आमतौर पर एक नियंत्रित रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जिसमें एक प्रोफाइल होती है जो तापमान बढ़ाती है, शिखर पर धारण करती है और निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर ठंडी होती है। आयरन से हैंड सोल्डरिंग के लिए गर्मी को स्थानीयकृत करने और इन मापदंडों को पार करने से बचने के लिए अत्यधिक सावधानी की आवश्यकता होती है।

भंडारण के लिए, डिवाइस को कम आर्द्रता वाले वातावरण में -35°C से +85°C के निर्दिष्ट तापमान सीमा के भीतर रखा जाना चाहिए। घटकों को उनके शेल्फ लाइफ के भीतर उपयोग करने और संवेदनशील सेमीकंडक्टर जंक्शनों की सुरक्षा के लिए हैंडलिंग के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन करने की सिफारिश की जाती है।

6. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार

6.1 टिपिकल एप्लीकेशन सर्किट्स

The LTP-2157AKD requires an external driver circuit. A common design uses a microcontroller with sufficient I/O pins or a dedicated LED display driver IC (like the MAX7219 or similar). The driver must implement multiplexing: it sequentially activates each of the 7 row anode lines while providing the column cathode data for that specific row. The refresh rate must be high enough (typically >100Hz) to avoid visible flicker. Current-limiting resistors are mandatory for each column line (or integrated into the driver) to set the forward current to the desired value (e.g., 20mA for typical brightness). The calculation for the resistor value is R = (Vcc - Vf - Vdriver_sat) / If, where Vcc is the supply voltage, Vf is the LED forward voltage (~2.6V max), Vdriver_sat is the driver's saturation voltage, and If is the desired forward current.

6.2 Design Considerations

• पावर सप्लाई: सुनिश्चित करें कि पावर सप्लाई आवश्यक पीक करंट प्रदान कर सके। प्रति पंक्ति में 5 कॉलम जलाए जा सकते हैं और प्रति डॉट 20mA तक का पीक करंट हो सकता है, तो एक पंक्ति 100mA तक खींच सकती है। सप्लाई को इस पल्स लोड को संभालने में सक्षम होना चाहिए।
• Heat Dissipation: जबकि व्यक्तिगत डॉट्स अधिकतम केवल 40mW ऊष्मा का विसर्जन करते हैं, कई डॉट्स के निरंतर संचालन से पर्याप्त ऊष्मा उत्पन्न हो सकती है। यदि उच्च परिवेशी तापमान या अधिकतम रेटिंग पर संचालित किया जा रहा है, तो पर्याप्त वेंटिलेशन या हीटसिंकिंग सुनिश्चित करें।
• Viewing Angle and Contrast: ग्रे फेस/व्हाइट डॉट डिज़ाइन ऑफ-स्टेट कॉन्ट्रास्ट अच्छा प्रदान करता है। डिस्प्ले माउंट करते समय इच्छित व्यूइंग एंगल पर विचार करें; LED ब्राइटनेस अक्सर ऑन-एक्सिस पर सबसे अधिक होती है।
• सॉफ्टवेयर: माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर में एक फ़ॉन्ट मैप (प्रत्येक कैरेक्टर के लिए 5x7 पैटर्न को परिभाषित करने वाली एक लुकअप टेबल) और मल्टीप्लेक्सिंग रूटीन शामिल करने की आवश्यकता है।

7. Technical Comparison and Differentiation

इस डिस्प्ले का प्राथमिक अंतर इसकी AlInGaP हाइपर रेड LED तकनीक का उपयोग है। पुरानी GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide) रेड LEDs की तुलना में, AlInGaP काफी अधिक दीप्त दक्षता प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप समान ड्राइव करंट के लिए अधिक चमक, या कम शक्ति पर समान चमक मिलती है। यह तापमान और समय के साथ बेहतर रंग शुद्धता और स्थिरता भी प्रदान करता है।

एक साधारण 7-सेगमेंट डिस्प्ले की तुलना में, एक 5x7 डॉट मैट्रिक्स कहीं अधिक लचीलापन प्रदान करता है, जो पूर्ण अल्फ़ान्यूमेरिक वर्ण सेट (A-Z, 0-9, प्रतीक) और यहां तक कि सरल ग्राफिक्स प्रदर्शित करने में सक्षम है, जबकि एक 7-सेगमेंट डिस्प्ले मुख्य रूप से संख्याओं और कुछ अक्षरों तक सीमित है। इसका व्यापार-बंद हार्डवेयर (अधिक ड्राइवर पिन) और सॉफ्टवेयर (वर्ण जनरेशन) दोनों में जटिलता में वृद्धि है।

8. Common Questions Based on Technical Parameters

Q: क्या मैं इस डिस्प्ले को बिना मल्टीप्लेक्सिंग के एक स्थिर DC करंट से चला सकता हूँ?
A: तकनीकी रूप से, हाँ, लेकिन यह अत्यधिक अक्षम है और इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है। सभी 35 डॉट्स को एक साथ 20mA पर चलाने के लिए 700mA करंट ड्रॉ और पर्याप्त ऊष्मा उत्पन्न होगी। मल्टीप्लेक्सिंग मानक और इच्छित विधि है, जो शक्ति और पिन संख्या को कम करती है।

Q: शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (650nm) और प्रमुख तरंगदैर्ध्य (639nm) के बीच क्या अंतर है?
A: शिखर तरंगदैर्ध्य वर्णक्रमीय आउटपुट में अधिकतम तीव्रता का बिंदु है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य एकवर्णी प्रकाश की वह एकल तरंगदैर्ध्य है जो मानव आँख को समान रंग की प्रतीत होगी। यह अंतर इसलिए उत्पन्न होता है क्योंकि LED प्रकाश का एक स्पेक्ट्रम (20nm चौड़ा) उत्सर्जित करती है, न कि एक शुद्ध तरंगदैर्ध्य।

Q: पिनआउट में कॉलम 3 के लिए दो पिन और रो 4 के लिए दो पिन दिखाए गए हैं। क्या मुझे दोनों को जोड़ने की आवश्यकता है?
A: नहीं, ये पिन आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं। किसी एक से कनेक्ट करना पर्याप्त है। यह आंतरिक कनेक्शन डाई बॉन्डिंग को सरल बनाने के लिए निर्माण प्रक्रिया का एक हिस्सा है। दोनों को जोड़ने से कोई नुकसान नहीं होता, लेकिन यह अनावश्यक है।

Q: औसत बिजली खपत की गणना कैसे करें?
A: एक मल्टीप्लेक्स डिस्प्ले के लिए, औसत करंट लगभग (पूरी तरह से जले हुए कैरेक्टर में जले हुए डॉट्स की संख्या / डॉट्स की कुल संख्या) * प्रति डॉट करंट * ड्यूटी साइकिल होता है। उदाहरण के लिए, एक कैरेक्टर जो 24 डॉट्स को 20mA पर 1/7 ड्यूटी साइकिल (7 पंक्तियों) के साथ जलाता है: औसत करंट ≈ (24/35) * 20mA * (1/7) ≈ 2mA प्रति कैरेक्टर। कुल लोड के लिए कैरेक्टर्स की संख्या से गुणा करें।

9. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक औद्योगिक ओवन के लिए एक सरल सिंगल-कैरेक्टर तापमान रीडआउट डिजाइन करना।
आवश्यकता 0 से 199°C तक का तापमान प्रदर्शित करना है। एक माइक्रोकंट्रोलर एक तापमान सेंसर पढ़ता है। एक LTP-2157AKD डिस्प्ले का उपयोग किया जाता है। माइक्रोकंट्रोलर में पिन सीमित हैं, इसलिए यह 5 कॉलम कैथोड को ड्राइव करने के लिए एक सीरियल-इन/पैरेलल-आउट शिफ्ट रजिस्टर (जैसे 74HC595) का उपयोग करता है और अधिक रो करंट को हैंडल करने के लिए ट्रांजिस्टर स्विच के माध्यम से रो एनोड को ड्राइव करने के लिए अपने 7 I/O पिनों का उपयोग करता है।

फर्मवेयर में अंक 0-9 और डिग्री प्रतीक के लिए एक 5x7 फ़ॉन्ट शामिल है। मल्टीप्लेक्सिंग रूटीन एक टाइमर इंटरप्ट पर चलता है। डिस्प्ले फैक्ट्री सेटिंग में कई फीट दूर से पठनीय, स्थिर, चमकीले लाल नंबर दिखाता है। डिस्प्ले की ऑपरेटिंग तापमान रेंज (-35°C से +85°C) विस्तृत होने के कारण, भले ही ओवन कंट्रोलर का बाहरी आवरण गर्म हो जाए, विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है। ग्रे फेस के उच्च कंट्रास्ट से उज्ज्वल औद्योगिक प्रकाश व्यवस्था के तहत वॉशआउट रोका जाता है।

10. प्रौद्योगिकी सिद्धांत और रुझान

10.1 अंतर्निहित प्रौद्योगिकी सिद्धांत

प्रकाश उत्पादन एक अर्धचालक p-n जंक्शन में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस पर आधारित है। जब एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप AlInGaP परत से इलेक्ट्रॉन p-टाइप परत से होल्स के साथ पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन घटना फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। AlInGaP सामग्री की विशिष्ट ऊर्जा बैंडगैप उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य (रंग) निर्धारित करती है, इस मामले में, लगभग 650nm लाल प्रकाश। अपारदर्शी GaAs सब्सट्रेट नीचे की ओर उत्सर्जित किसी भी प्रकाश को अवशोषित करता है, डिवाइस के शीर्ष से अधिक प्रकाश को परावर्तित करके समग्र दक्षता में सुधार करता है। 5x7 ऐरे एक सामान्य सब्सट्रेट पर कई छोटे LED चिप्स या एक एकल पैटर्न वाले डाई को जमा और पैटर्निंग करके, आपस में जुड़ी एनोड और कैथोड लाइनों के साथ बनाया जाता है।

10.2 उद्योग रुझान

जबकि LTP-2157AKD जैसे डिस्क्रीट 5x7 डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले विशिष्ट, लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक बने हुए हैं, व्यापक उद्योग के रुझान एकीकृत समाधानों की ओर बढ़ रहे हैं। इनमें शामिल हैं:
- सरफेस-माउंट डिवाइस (एसएमडी) ऐरे: छोटा फुटप्रिंट, स्वचालित असेंबली में आसानी।
- इंटीग्रेटेड कंट्रोलर/ड्राइवर डिस्प्ले: SPI या I2C के माध्यम से संचार करने वाले अंतर्निहित नियंत्रकों वाले मॉड्यूल, जो माइक्रोकंट्रोलर संसाधन भार को काफी कम करते हैं।
- उच्च रिज़ॉल्यूशन और रंग: अधिक विस्तृत ग्राफिक्स के लिए बेहतर पिच मैट्रिक्स और फुल-कलर RGB डिस्प्ले की ओर प्रगति।
- वैकल्पिक प्रौद्योगिकियाँ: कुछ अनुप्रयोगों में, OLED (ऑर्गेनिक LED) डिस्प्ले बेहतर कंट्रास्ट और व्यूइंग एंगल प्रदान करते हैं, हालांकि अक्सर उच्च लागत पर और अलग लाइफटाइम विशेषताओं के साथ।
इस तरह के डिस्क्रीट LED मैट्रिक्स के स्थायी लाभ उनकी अत्यधिक मजबूती, लंबी लाइफटाइम, उच्च चमक, सरलता और मोनोक्रोम कैरेक्टर डिस्प्ले कार्यों के लिए कम लागत हैं, जो औद्योगिक और एम्बेडेड सिस्टम में उनके निरंतर उपयोग को सुनिश्चित करते हैं।